電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:穿過閉合電路的

發(fā)生變化.2.引起磁通量變化的常見情況

(1)閉合電路的部分導(dǎo)體做

運動,導(dǎo)致變.(2)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,導(dǎo)致變.(3)

變化,導(dǎo)致變.3.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件:無論回路是否閉合,只要穿過線圈平面的

發(fā)生變化,線路中就有感應(yīng)電動勢.磁通量切割磁感線磁感應(yīng)強度B磁通量第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生

,如果回路閉合則產(chǎn)生

;如果回路不閉合,則只有

,而無

.名師點拔

1.磁通量=BS,S是指充滿磁感線且與磁感線垂直的有效面積,不一定是線圈面積.2.磁通量是否發(fā)生變化,是判定電磁感應(yīng)現(xiàn)象的惟一依據(jù),而引起磁通量變化的途徑有多種.感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、楞次定律和右手定則1.楞次定律

(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要

引起感應(yīng)電流的

的變化.(2)適用情況:所有

現(xiàn)象.2.右手定則

(1)內(nèi)容:伸開右手,使拇指與

垂直,

并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓

從掌心進入,并使拇指指向?qū)Ь€

,這時四指所指的方向就是

的方向.(2)適用情況:導(dǎo)體

產(chǎn)生感應(yīng)電流.阻礙磁通量電磁感應(yīng)其余四個手指磁感線運動的方向感應(yīng)電流切割磁感線第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.磁通量=BS

其中S跟磁場方向垂直.若不垂直,則需取平面在垂直于磁場方向上的投影面積,即=BScos.

若穿過某個面有方向相反的磁場,則實際的磁通量為相反方向的磁感線抵消以后所剩余的磁通量.熱點一正確區(qū)分磁通量、磁通量的變化Δ、磁通量的變化率熱點聚焦第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.磁通量的變化Δ=2-1

它可由B、S或者兩者之間的夾角發(fā)生變化而引起.在勻強磁場中,即使初始狀態(tài)和轉(zhuǎn)過180°時的平面都與磁場垂直,兩種狀態(tài)下通過平面的磁通量也是不同的,此過程磁通量變化Δ為2BS,而不是零.3.磁通量的變化率反映磁通量變化的快慢,它既不表示磁通量的大小,也不表示磁通量變化的多少.磁通量的變化率的大小不是單純由磁通量的變化量決定,還跟發(fā)生這個變化所用時間有關(guān),它描述的是磁通量變化的快慢.在—t圖象中,它可用圖線的斜率來表示.第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月交流與思考:穿過一個平面的磁通量大,是否磁通量的變化量和變化率也一定大?反之,穿過一個平面的磁通量的變化率大,磁通量和磁通量的變化量是否也一定大?

提示:穿過一個平面的磁通量大,磁通量的變化量不一定大,磁通量的變化率也不一定大;穿過一個平面的磁通量的變化率大,磁通量和磁通量的變化量都不一定大.以上三個量的區(qū)別類似于速度、速度的變化量和速度的變化率三者的區(qū)別.第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月熱點二楞次定律的理解1.因果關(guān)系:磁通量發(fā)生變化是原因,產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果,原因產(chǎn)生結(jié)果,結(jié)果又反過來影響原因.2.楞次定律中“阻礙”的含義第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.楞次定律的推廣含義

(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”.(2)阻礙(導(dǎo)體的)相對運動——“來拒去留”.(3)磁通量增加,線圈面積“縮小”,磁通量減小,

線圈面積“擴張”.(4)阻礙線圈自身電流的變化(自感現(xiàn)象).特別提示

如果問題不涉及感應(yīng)電流的方向,則用楞次定律的推廣含義進行研究,可以使分析問題的過程簡化.第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月熱點三感應(yīng)電流方向的判定1.利用右手定則判斷閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向.

常見的幾種切割情況:(1)導(dǎo)體平動切割磁感線;(2)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線;(3)導(dǎo)體不動,磁場運動,等效為磁場不動,導(dǎo)體反方向切割磁感線.第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:(1)確定原磁場的方向;(2)明確回路中磁通量變化情況;(3)應(yīng)用楞次定律的“增反減同”,確立感應(yīng)電流磁場的方向;(4)應(yīng)用安培定則,確定感應(yīng)電流的方向.3.楞次定律和右手定則的關(guān)系

(1)從研究對象上說,楞次定律研究的是整個閉合回路,右手定則研究的是閉合電路的一部分導(dǎo)體,即一段導(dǎo)體做切割磁感線運動.第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)從適用范圍上說,楞次定律可應(yīng)用于磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況(包括一部分導(dǎo)體切割磁感線運動的情況),右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動的情況.因此,右手定則是楞次定律的一種特殊情況.特別提示

1.若導(dǎo)體不動,回路中磁通量變化,應(yīng)該用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向而不能用右手定則.2.若是回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流,用右手定則判斷較為簡單,用楞次定律進行判定也可以,但較為麻煩.第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月題型1利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向【例1】

電阻R、電容器C與一線圈連成閉合電路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖1所示.現(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是()圖1題型探究第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月A.從a到b,上極板帶正電B.從a到b,下極板帶正電C.從b到a,上極板帶正電D.從b到a,下極板帶正電審題提示

由條形磁鐵N極朝下可知原磁場的方向,再由運動方向可知磁通量的變化,然后利用楞次定律可判出感應(yīng)電流磁場的方向,最后利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向,由電路知識可判斷出電容器極板的帶電情況.第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

在N極接近線圈上端的過程中,通過線圈的磁感線方向向下,磁通量增大,由楞次定律可判定流過線圈的電流的磁場方向向上,外電路電流由b流向a,同時線圈作為電源,下端應(yīng)為正極,則電容器下極板電勢高,帶正電.答案

D第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月方法提煉

感應(yīng)電流方向的判斷方法:

方法一:右手定則(適用于部分導(dǎo)體切割磁感線)

方法二:楞次定律楞次定律的應(yīng)用步驟第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月變式練習1

如圖2所示,1831年法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上,A線圈與電源、滑動變阻器R組成一個回路,B線圈與開關(guān)S、電流表G組成另一個回路.通過多次實驗,法拉第終于總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件.關(guān)于該實驗下列說法正確的是()圖2第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月A.閉合開關(guān)S的瞬間,電流表G中有a→b的感應(yīng)電流B.閉合開關(guān)S的瞬間,電流表G中有b→a的感應(yīng)電流C.閉合開關(guān)S后,在增大電阻R的過程中,電流表G中有a→b的感應(yīng)電流D.閉合開關(guān)S后,在增大電阻R的過程中,電流表G中有b→a的感應(yīng)電流解析

閉合S的瞬間,穿過B的磁通量沒有變化,G中無感應(yīng)電流,A、B兩項均錯.當閉合S后,若R增大,則A電流減小,由右手螺旋定則知,穿過B的磁通量向下且減小,由楞次定律知G中電流方向為b→a,故D項正確.答案

D第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月題型2利用楞次定律的推廣含義解題【例2】如圖3所示,光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置,兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放于導(dǎo)軌上,形成一個閉合回路,當一條形磁鐵從高處下落接近回路時()A.P、Q將互相靠攏B.P、Q將互相遠離C.磁鐵的加速度仍為gD.磁鐵的加速度小于g圖3第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月思路點撥

先根據(jù)楞次定律判斷出電流的方向,然后運用左手定則判定受力方向.也可以從楞次定律的推廣角度靈活加以判定.解析

解法一

假設(shè)磁鐵的下端為N極,根據(jù)楞次定律先判斷出P、Q中感應(yīng)電流方向,再根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向,可見P、Q將互相靠攏.由于回路所受安培力的合力向下,由牛頓第三定律,磁鐵將受到向上的反作用力,從而加速度小于g.若磁鐵的下端為S極,可得到同樣的結(jié)果.第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解法二根據(jù)楞次定律的第二種表述:感應(yīng)電流的“效果”總要阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”.本題的“原因”是“磁鐵靠近回路,穿過回路的磁通量增加”,所以“效果”便是“阻礙磁鐵的靠近和穿過回路磁通量的增加”.故磁鐵因受到阻礙作用而使加速度小于g,P、Q互相靠攏以示阻礙磁通量的增加,所以選項A、D正確.答案

AD第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律總結(jié)“阻礙”是楞次定律的核心,在解具體問題時可以將楞次定律的“阻礙”含義推廣為以下三種表述方式:阻礙原磁場的變化;阻礙導(dǎo)體間的相對運動;阻礙原電流的變化.有時應(yīng)用推廣的“阻礙”含義解題比用楞次定律本身直接解題會更方便、更簡捷.第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月變式練習2

如圖4所示,光滑的水平桌面上放著兩個完全相同的金屬環(huán)a和b,當一條形磁鐵的S極豎直向下迅速靠近兩環(huán)中間時,則()A.a、b均靜止不動B.a、b互相靠近C.a、b互相遠離D.a、b均向上跳起C圖4第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月題型3楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用【例3】

如圖5所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,當PQ在外力作用下運動時,MN在磁場力作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是()A.向右加速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向左減速運動圖5第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月思維導(dǎo)圖MNL1L1L2L1L2PQPQL2L1第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

由右手定則PQ向右加速運動,穿過L1的磁通量向上且增加,由楞次定律和左手定則可判斷MN向左運動,故A錯.若PQ向左加速運動,情況正好和A相反,故B對.若PQ向右減速運動,由右手定則,穿過L1的磁通量向上且減小,由楞次定律和左手定則可判斷MN向右運動,故C對.若PQ向左減速運動,情況恰好和C相反,故D錯誤.答案

BC第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律總結(jié)

安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較及應(yīng)用

1.規(guī)律比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.應(yīng)用區(qū)別關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系

(1)因電而生磁(I→B)→安培定則;(2)因動而生電(v、B→I安)→右手定則;(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則.變式練習3如圖6所示,在勻強磁場中放有平行銅導(dǎo)軌,它與大線圈M相連接.要使小導(dǎo)線圈N獲得順時針方向的感應(yīng)電流,則放在導(dǎo)軌上的裸金屬棒ab的運動情況是(兩線圈共面放置)()圖6第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月A.向右勻速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向右加速運動解析

欲使N產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場方向為垂直紙面向里,由楞次定律可知有兩種情況:一是M中有順時針方向逐漸減小的電流,使其在N中的磁場方向向里,且磁通量在減小;二是M中有逆時針方向逐漸增大的電流,使其在N中的磁場方向向外,且磁通量在增大.因此,對于前者,應(yīng)使ab向右減速運動;對于后者,則應(yīng)使ab向左加速運動.故應(yīng)選B、C.答案

BC第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月題型4電磁感應(yīng)與科技【例4】如圖7所示,用一種新材料制成一閉合線圈,當它浸入液氮中時,會成為超導(dǎo)體,這時手拿一永磁體,使任一磁極向下,放在線圈的正上方,永磁體便處于懸浮狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)體磁懸浮,用電磁感應(yīng)及有關(guān)知識來解釋這一現(xiàn)象.圖7第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

當磁體放到線圈上方的過程中,穿過線圈的磁通量由無到有發(fā)生變化,于是超導(dǎo)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,由于超導(dǎo)線圈中電阻幾乎為零,產(chǎn)生的感應(yīng)電流極大,相應(yīng)的感應(yīng)磁場也極大;由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場相當于永磁體,與下方磁極的極性相同,永磁體將受到較大的向上的斥力,當永磁體重力與其受到的磁場力相平衡時,永磁體處于懸浮狀態(tài).答案

見解析第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月方法提煉電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律等知識與生產(chǎn)、生活聯(lián)系比較密切,如電磁阻尼現(xiàn)象、延時開關(guān)等.這類題目往往以生產(chǎn)生活實踐和高新技術(shù)為背景,提出問題,并要求學(xué)生用所學(xué)知識去解決問題.解決問題的關(guān)鍵是認真讀題,弄清物理情景,建立正確的物理模型,再用相關(guān)的物理規(guī)律求解.第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月變式練習4如圖8所示,鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動,右端有一個繞有線圈的磁體,M是一個電流檢測器.當車輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動時,線圈中會有電流,這是由于齒靠近線圈時被磁化,使磁場增強,齒離開線圈時磁場減弱,磁通量變化使線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.將這個電流放大后去控制制動裝置,可有效地防止車輪被制動抱死.在齒a轉(zhuǎn)過虛線位置的過程中,關(guān)于M中感應(yīng)電流的說法正確的是()第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月A.M中的感應(yīng)電流方向一直向左B.M中的感應(yīng)電流方向一直向右C.M中先有自右向左,后有自左向右的感應(yīng)電流D.M中先有自左向右,后有自右向左的感應(yīng)電流圖8第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

由楞次定律,感應(yīng)電流的結(jié)果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因.由于齒靠近線圈時被磁化,使磁場增強,感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場增強,由安培定則,M中感應(yīng)電流的方向自左向右;齒離開線圈時磁場減弱,磁通量變化使線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場要阻礙原磁場減弱,由安培定則,M中感應(yīng)電流的方向自右向左,D正確.答案

D第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1.如圖9所示,A為一固定的導(dǎo)體圓環(huán),條形磁鐵B從左側(cè)無窮遠處沿圓環(huán)軸線移向圓環(huán),穿過后移到右側(cè)無窮遠處.如果磁鐵的移動是勻速的,則()A.磁鐵移近時受到圓環(huán)的斥力,離開時受到圓環(huán)的引力

B.磁鐵的整個運動過程中,圓環(huán)中電流方向不變

C.磁鐵的中心通過環(huán)面時,圓環(huán)中電流為零

D.若A為一固定的超導(dǎo)體圓環(huán),磁鐵的中心通過超導(dǎo)體環(huán)面時,圓環(huán)中電流最大素能提升圖9第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

磁鐵靠近圓環(huán)的過程中,環(huán)中磁通量增加,產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙磁鐵靠近,磁鐵離開圓環(huán)的過程中,環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙磁鐵遠離,由安培定則可知,環(huán)中電流方向要改變,所以A正確,B錯誤;磁鐵中心通過圓環(huán)面時,圓環(huán)的磁通量不變,無感應(yīng)電流,C正確;若A為一固定的超導(dǎo)體圓環(huán),磁鐵靠近過程中,圓環(huán)電流逐漸增大,當遠離時,產(chǎn)生感應(yīng)電流方向與開始階段相反,將使環(huán)中電流逐漸減小,因此,磁鐵中心通過環(huán)面時,環(huán)中電流最大,D正確.答案

ACD第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.如圖10所示,導(dǎo)線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi),直導(dǎo)線通有恒定電流I,當線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線時,線框中感應(yīng)電流的方向是()A.先abcd,后dcba,再abcdB.先abcd,后dcbaC.始終dcbaD.先dcba,后abcd,再dcba

圖10第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

導(dǎo)線框abcd到達直導(dǎo)線前,磁場方向向外,磁通量增大,由楞次定律,線框中的電流沿dcba;導(dǎo)線框跨在導(dǎo)線上,且在線框中心與導(dǎo)線重合之前,磁場方向向外,磁通量變小,電流沿abcd,在線框中心與導(dǎo)線重合之后,磁場方向向內(nèi),磁通量變大,電流也是沿abcd;線框到達導(dǎo)線右邊之后,磁場方向向內(nèi),磁通量變小,由楞次定律,線框中的電流沿dcba.答案

D第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3.如圖11所示重現(xiàn)了法拉第的一個實驗.下列說法中正確的是()A.右邊磁鐵S極斷開時,有感應(yīng)電流從a至b通過檢流計

B.右邊磁鐵S極斷開時,有感應(yīng)電流從b至a通過檢流計

C.左邊磁鐵N極斷開時,有感應(yīng)電流從a至b通過檢流計

D.左邊磁鐵N極斷開時,有感應(yīng)電流從b至a通過檢流計圖11解析

鐵芯中的磁場方向由左向右,右邊磁鐵S極斷開時,鐵芯中的磁場變?nèi)?由楞次定律,感應(yīng)電流從a至b通過檢流計,A正確.同理C正確.

AC第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4.如圖12所示為一個圓環(huán)形導(dǎo)體,有一個帶負電的粒子沿直徑方向從圓環(huán)表面勻速掠過的過程,環(huán)中感應(yīng)電流的情況是()A.無感應(yīng)電流

B.有逆時針方向的感應(yīng)電流

C.有順時針方向的感應(yīng)電流

D.先逆時針方向后順時針方向的感應(yīng)電流

解析

帶負電的粒子沿直徑方向從圓環(huán)表面勻速掠過時,相當于有向左的直線電流流過,在圓環(huán)中產(chǎn)生的磁場大小上下對稱分布,方向相反,產(chǎn)生的總磁通量總是零,A正確.A圖12第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月5.兩個大小不同的絕緣金屬圓環(huán)如圖13

疊放在一起,小圓環(huán)有一半面積在大圓環(huán)內(nèi),當大圓環(huán)通上順時針方向電流的瞬間,小圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向是()A.順時針方向

B.逆時針方向

C.左半圓順時針,右半圓逆時針

D.無感應(yīng)電流圖13第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月解析

根據(jù)安培定則,當大圓環(huán)中電流為順時針方向時,圓環(huán)所在平面內(nèi)的磁場是垂直于紙面向里的,

而環(huán)外的磁場方向垂直于紙